Schrodengirova kočka a nahlížení do krabice
Za vším tím stojí slavný myšlenkový experiment se Schrödingerovou kočkou, dokumentující superpozici kvantových stavů a úlohu pozorovatele. Ve své podstatě jde o kočku, uzavřenou do krabice se smrtícím zařízením, které spouští kvantový jev v okamžiku uzavření krabice. Schrödinger tvrdil, že dokud krabici neotevřeme, je kočka uvnitř zároveň živá i mrtvá, že existuje v jakési superpozici možných stavů.  Ovšem když krabici otevřeme, dojde ke „kolapsu“ do jednoho ze dvou možných stavů, uvnitř najdeme buďto živou, pobytem v krabici patřičně rozzuřenou kočku, nebo, vzhledem k tělesné integritě pozorovatele mnohem vhodnější, mrtvolku nebohé kočky. Naštěstí se vždy jednalo o myšlenkový pokus. Nyní se ukazuje, že existuje možnost, jak nakouknout do krabice, aniž bychom způsobili zkolabování té superpozice jednotlivých možných stavů.

 

Schrödingerova kočka. Kredit: Comrade009, Wikipedie

Jedná se o jev, kterému jeho strůjci dali název přímé měření. V současnosti se používá velmi komplikovaná metoda nazývaná kvantová tomografie. Je podobná klasické tomografii, používané například v medicíně, která skládá ze 2D zobrazení výsledný 3D obraz. Zde ale pracujeme s dvaceti sedmi rozměrným prostorem, takže to zabere hodně času a spoustu post procesorových výpočtů.

Vědci z univerzit v Rochestru a Glasgow ve spolupráci s kanadskou univerzitou v Ottawě ve své práci, publikované v prestižním časopise Nature , představili metodu, jak kvantový stav přímo změřit. Tedy realizovat toto měření v rámci jednoho experimentu bez potřeby post procesingu. V kvantovém světě se vše točí kolem principu neurčitosti, tedy čím přesněji změříme některou hodnotu jedné veličiny, tím nepřesnější bude naše měření s ní související druhé veličiny. A také kolem rozvoje a kolapsu vlnové funkce. A také jde o to, že samotné měření ovlivňuje měřený objekt. Pod vedením Roberta Boyda použili dvě měření. První označované jako „slabé“, které sice naruší vlnovou funkci, ale nezpůsobí její kolaps a druhé, tzv. „silné“ které už kolaps způsobí. Cílem je nejprve „slabým“ měřením poněkud zmenšit rozsah neurčitosti pro „silné“ měření. Doktor Mehul Malik to přirovnává k nakukování pod víko schrödingerovy krabice. Sice nevíme, jestli kočka žije nebo ne, ale když to uděláme víckrát, můžeme přece jenom získat nějakou informaci o jejím zdravotním stavu, že třeba ještě pořád dýchá.

Vědci fakticky tuto sadu měření aplikují na celou řadu kvantově stejně připravených systémů, dokud s požadovanou přesností nezjistí všechny hledané parametry vlnové funkce.  S tím, jak roste počet aplikací kvantové komunikace nebo kvantových počítačů, roste i potřeba rychle a snadno změřit kvantové stavy, proto může být metoda přímého měření průlomem na tomto poli.

Zdroje:
Peeking into Schrodinger"s box: Direct measurement shows potential for quantum information, Physorg , Vlnová funkce